1953年，一名代號為(wei) H.M。的年輕人躺上手術台，接受一場賭博式的手術——為(wei) 了治療癲癇，他同意外科醫生切掉他的部分大腦。

　　從(cong) 治療癲癇上看，手術進行得很成功，但這場手術卻帶來了意想不到的後果。醒來之後，這名年輕人盡管認知和語言能力一切正常，卻無法形成新的長期記憶。也就是說，雖然生命還在繼續，他的人生卻永遠定格。

圖片來源：123RF

　　人們(men) 把原因歸咎於(yu) 醫生切掉的海馬體(ti) ，這也是我們(men) 首次了解這塊大腦區域對於(yu) 記憶的不可或缺性。但是，長期記憶究竟是怎麽(me) 形成的呢？

　　近日，哈佛醫學院的科學家們(men) 嚐試回答了半個(ge) 多世紀前的這一謎題，研究結果發表在頂尖學術期刊《自然》上。

　　讓我們(men) 把時鍾回調到1986年。當時，本研究的通訊作者Michael E。 Greenberg教授剛剛來到哈佛大學。在一項研究中，他與(yu) 合作夥(huo) 伴們(men) 發現，一旦一個(ge) 神經元被激活，就會(hui) 在很短時間內(nei) 開始表達一個(ge) 叫做Fos的基因。

　　盡管Fos基因編碼了一個(ge) 轉錄因子，但科學家們(men) 並不知道它的具體(ti) 作用，隻是把它當作一個(ge) 神經元激活的標誌物在使用。

知名神經生物學家Michael E. Greenberg教授（圖片來源：哈佛醫學院官網）

　　但Fos的表達模式表明，它非常有可能參與(yu) 了神經元的某些功能，從(cong) 而影響到我們(men) 的學習(xi) 和記憶能力。為(wei) 了測試這個(ge) 想法，本研究裏，科學家們(men) 將小鼠放置在新環境中，評估其海馬體(ti) 主要神經元的活性。奇怪的是，接觸到新環境後，表達Fos基因的神經元並沒有集中在一起，而是分散在各處。這也能影響記憶的形成嗎？

　　後續的研究證實了這一點。在抑製這些神經元產(chan) 生Fos後，小鼠果然展現出明顯的記憶缺陷，困在迷宮中難以脫身。這也表明，表達Fos的神經元，的確參與(yu) 了記憶的形成。

接觸到新環境後，表達Fos基因（紅色）的海馬神經元並沒有集中在一起，而是分散在各處（圖片來源：參考資料[2]）

　　使用光遺傳(chuan) 學的方法，科學家們(men) 激活了這些神經元周邊的其他神經元，發現它們(men) 會(hui) 受兩(liang) 類中間神經元的影響：一類傳(chuan) 遞過去的抑製性信號會(hui) 增強，另一類則會(hui) 減弱。如果神經元本身不表達Fos，就不會(hui) 有類似的特性。

　　“這些中間神經元的重要之處在於(yu) 它們(men) 可以調節Fos激活的神經元在何時放電，以及放電強度。此外，這些神經信號的發放與(yu) 環路中其他神經元的關(guan) 係也很重要。”本研究的第一作者Ee-Lynn Yap說道。她指出，Fos可能與(yu) 特定環路的可塑性有關(guan) 。

研究生Ee-Lynn Yap是本研究第一作者（圖片來源：哈佛醫學院官網）

　　既然Fos是一個(ge) 轉錄因子，研究人員自然而然想到去分析其控製的其他基因。利用單細胞測序等方法，他們(men) 找到了一個(ge) 叫做Scg2的重要基因，它會(hui) 影響抑製性的信號。如果小鼠的Scg2基因被沉默，那些激活了Fos的神經元，就會(hui) 出現信號接受上的缺陷。相應地，小鼠與(yu) 學習(xi) 和記憶有關(guan) 的腦電波同樣會(hui) 出現問題。

　　具體(ti) 來看，Scg2編碼了一個(ge) 神經肽，會(hui) 被切成四種不同的形式。研究人員指出神經元會(hui) 利用這些神經肽，對中間神經元發來的信號進行微調。

　　綜合來看，科學家們(men) 提出這樣一個(ge) 模型：當接觸到新鮮事物後，海馬體(ti) 內(nei) 的一小簇神經元會(hui) 同時表達Fos，激活Scg2基因，產(chan) 生相應的神經肽。在接受到中間神經元發送過來的指令後，這些神經元會(hui) 形成一個(ge) 協調的環路。

圖片來源：123RF

　　“當海馬體(ti) 的神經元被激活後，它們(men) 無需事先以特殊形式相連。中間神經元有非常廣泛的軸突分支，可以同時連接多個(ge) 細胞並傳(chuan) 遞信號。這可能是這些分離的神經元連接在一起，編碼記憶的方式。” Greenberg教授補充說道。

　　本研究從(cong) 分子的角度，提供了關(guan) 於(yu) 長期記憶形成的一個(ge) 機製。無論是對於(yu) 基礎的生物研究，還是記憶相關(guan) 的疾病，都有重要的意義(yi) 。畢竟由記憶串起的片刻，定義(yi) 了我們(men) 的人生。

　　參考資料：

　　[1] Yap， EL。， Pettit， N.L。， Davis， C.P。 et al。 Bidirectional perisomatic inhibitory plasticity of a Fos neuronal network。 Nature （2020）。 https：//doi.org/10.1038/s41586-020-3031-0

　　[2] How neurons form long-term memories， Retrieved December 9， 2020， from https：//hms.harvard.edu/news/making-memories


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